Сколько передач на механике

С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.

Виды трансмиссий

Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:

1. Механическая коробка переключения передач

2. Автоматическая коробка переключения передач

3. Роботизированная коробка переключения передач

4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Разберем подробнее каждый тип коробки.

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.

История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.

Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.

Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.

Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.

· Простая и надежная конструкция

· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья

· Движение в экономичном режиме

· Недорогое обслуживание

Минусы МКПП:

· Неудобство управления в сложном городском режиме

Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)

Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.

Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.

Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента — это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.

Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.

Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.

Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.

Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.

· Комфорт и удобство управления

· Способность менять передачи при полной мощности двигателя

· Плавность хода во время переключения передач

· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи

Минусы АКПП:

· Стоимость и периодичность обслуживания

· Больший расход топлива

· Низкий КПД

· Меньшая динамика автомобиля

Роботизированные коробки передач (Роботы)

Роботизированная коробка передач — это логическое продолжение развития механической коробки. Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.

Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.

В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.

Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.

Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.

В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:

· С мокрым сцеплением — используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.

· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.

Плюсы Робота:

· Плавность переключения и хода

· Высокий КПД

· Экономичный расход топлива

· Высокая динамика

· Возможность выбора режима работы трансмиссии

Минусы Робота:

· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям

Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)

Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.

К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.

Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.

Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.

Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT — это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем — сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.

Плюсы Вариатора:

· Переключение передач происходит незаметно, без рывков

· Экономичный расход топлива

· Высокая динамика

Минусы Вариатора:

· Несовместимость с мощными моторами

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.

Механика, 5 или 6 передач

Прогресс не стоит на месте, все развивается, все меняется вот и на смену 5 ступенчатым коробкам передач, приходят новые 6 ступенчатые кпп. Теперь даже у одного производителя вы можете выбрать какую коробку вам ставить — пример Renault Duster. У него есть обе трансмиссии. Но цена автомобиля с 6 скоростями будет значительно дороже. И тут возникает вопрос, какую механику брать на 5 или 6 передач? Давайте подумаем…

Подобное сравнение я уже проводил с автоматом (автоматической коробкой передач). Но у автомата совсем другая история, развитее идет таким образом, что с начало был 4 – ступенчатый автомат, а затем сразу появился 6 ступенчатый. Тут все очень существенно. Потому как 6 ступенчатый автомат намного совершеннее во всех смыслах, почитайте статью «4 или 6 передач», советую.

Но у механики не все так явно, разница у нее в 1 ступень, а разница в цене может достигать 40 тысяч рублей. Так что выбрать механику на 5 или 6 передач?

Конечно, вопрос достаточно не простой. Шестиступенчатая механическая коробка все-таки совершеннее технически. Почему? Перечислю по пунктам.

1) Передачи короткоходные, а значит, вы быстрее разгоняетесь и быстрее переключаетесь, соответственно двигатель испытывает меньшую нагрузку. Переключение для него проходят плавно, а значит, его ресурс немного увеличивается. Тут конечно спорно, потому как на механике можно раскручивать двигатель до самого максимума, но если взять среднее соотношение, ресурс у автомобиля с 6 передачами, немного увеличен.

2) Расход топлива в городском цикле. Если быстрее переключаетесь, то не приходится раскручивать двигатель. А значит, экономится топливо. Производители указывают, что расход топлива в городском цикле, у коробки передач, которая имеет 6 ступеней, немного ниже, чем у коробки, которая имеет 5 передач.

3) Расход топлива в загородном цикле. Шестая передача дает большой плюс в расходе топлива в загородном цикле. Представьте ваш автомобиль на механике, которая имеет пять передач, и вы едете за городом. При 140 – 150 км/ч ваш двигатель будет иметь 4 – 5 000 оборотов, а соответственно будет идти перерасход топлива, вам нужно держать 120 км/ч (2500 – 3000 оборотов), чтобы топливо расходовалось в норме. Так вот у автомобиля с коробкой на шесть передач, 3000 оборотов, будут при скорости в 140 – 150 км/ч, а 4000 об/мин, уже при 160 – 170 км/ч. То есть на таком автомобиле, вы можете двигаться быстрее и при этом экономить топливо.

4) Далее идет следующий пункт. Динамика. На коробке с шестью передачами разгоняетесь однозначно быстрее, передачи ведь достаточно «короткие», автомобиль набирает скорость быстрее, нежели на пятиступенчатой механической коробке передач.

5) Техническое оснащение. Шести ступенчатые коробки, часто идут с электронными датчиками, когда водителю, на бортовом компьютере подсказывается, когда нужно переключить передачу. Пяти ступки, конечно, тоже комплектуются, но не всегда. Вещь очень удобная, позволяет экономить топливо, причем значительно.

В совокупности этих факторов, мне кажется, что механика на 6 передач лучше, чем на 5. Мне кажется, стоит переплатить, эти 40 000 рублей, зато они потом отобьются на том же бензине. На этом все, я думаю, вам понравилась статья.

Не знаете что лучше автомат или механика, тогда читайте нашу статью.

(35 голосов, средний: 4,43 из 5)

Сколько нужно скоростей коробке передач для экономичной и производительной работы?

Говорят, что скоростей в коробке передач не бывает много

Современные трансмиссионные механизмы имеют общего с квадрациклом Генри Форда 1896 года столько же, сколько и игрушечный самолетик ребенка с реактивным самолетом. В XXI веке механические коробки передач (МКПП) и автоматические преобразователи крутящего момента (автоматические коробки — АКПП) делят дорогу с:

• бесступенчатыми коробками;
• автоматизированными механическими коробками с двойным сцеплением;
• автоматикой с электроприводом;
• распределителями мощности электропередач двигателя.

На заре автомобилестроения балом правили двух- трехскоростные автоматические коробки и четырех- пятиступенчатые механические трансмиссии. Сейчас новые коробки переключения передач (КПП) имеют семь, восемь, а иногда девять передач переднего хода. Поскольку количество скоростных ступеней в автомобиле приближается к двузначной цифре, у Zap-Online.ru возникло пару вопросов: что за погоня за скоростями, где конец их бесчисленному количеству?

Писк моды — семи, — восьми и — девяти ступенчатые КПП

Porsche похвастался новым вариантом семиступенчатой МКПП в модели 911 на автошоу в Женеве.

Последний писк моды среди производителей автомобилей – восьмиступенчатый автомат. BMW, Audi, Lexus, Porsche предлагают в автомобилях восьми ступенчатые АКПП с традиционными преобразователями крутящего момента и планетарным набором передач. Компания Ford бросила все силы на создание собственной восьмиступенчатой автоматики. Mitsubishi недавно заявила о намерениях лицензировать восьмискоростную ZF и протестировать на новых моделях авто.

Fiat 500X, Chrysler Pacifica, Renegade уже выпускаются с 9-ступенчатой КПП. Mercedes-Benz выпустила 9-ступенчатую 9G-Tronic, заменив семиступку 7G-Tronic. Honda запатентовала коробку с 11 ступенями и тройным сцеплением.

С чем связан рост количества передач в трансмиссии автомобиля?

Со слов главного инженера по трансмиссиям компании Ford Motors Крэйга Реннекера, большее количество скоростных ступеней в КПП дает инженерам большее поле для разбега. Первую скорость можно сделать короче для лучшего ускорения с места, а самые высокие сделать длиннее для эффективного расхода топлива. Большее количество ступеней позволяет маленьким, экономичным двигателям вывозить тяжелые автомобили на приличной мощности или добавить мощности уже существующим моторам.

«Пять лет назад на вопрос: эффективна ли восьмиступенчатая коробка, я бы сказал нет», говорит Реннекер. «Все потому что дополнительная шестая муфта, необходимая для восьмиступки, создала бы больше внутреннего сопротивления (с паразитической потерей энергии), и повышенный диапазон передач не покрыл бы этого недостатка. Недавно мы обнаружили способ, как сократить потери от сопротивления муфты так, чтобы восемь скоростей приносили больше пользы, чем вреда. Теперь имеет смысл перейти на КПП с 8,9-тью передачами, при этом, экономия топлива составит от 2 до 6 %».

Пресс-секретарь Porsche Дэйв Энгельман заявил, что смелый шаг, по переходу к семиступенчатой механике – высоко модифицированной версии уже существующей автоматизированной механической коробки Porsche PDK (с двухдисковым сцеплением) – мотивирован экономией топлива. «Модели Porsche достигают максимальной скорости на наивысшей передаче — шестой. Новая седьмая, после разгона до максимума на шестой переключается на седьмую и снижает обороты двигателя, снижая расход топлива и выбросы СО2 без ущерба для разгона или темпа движения машины».

Чересчур много скоростей в автомобиле – это сколько?

Каждый автопроизводитель отвечает на этот вопрос по-разному. Помимо более гладкого переключения, экономного расхода топлива и улучшения ускорения, большое количество скоростей играет маркетинговую роль. Покупателю кажется, что автомобиль «упакован» по полной (вау! семь скоростей! подумать только!). Но некоторые производители автомобилей отказались от новых, более высоких передаточных чисел во имя надежности своих трансмиссий.

Все тот же Реннекер из компании Ford говорит: «Один из наших конкурентов представил девятиступенчатую КПП, но мы не стали устраивать гонку. Считаем, что девятая скорость не дает никаких преимуществ автомобилю, кроме увеличения продаж. Мы не видим смысла в девятиступке. Наши автомобили способны сделать все то же самое и на восьми скоростях».

Касаемо более девяти передач Реннекер сказал следующее: «Возможно, в будущем мы найдем применение большему количеству скоростей, скажем одиннадцати. В этом будет смысл, если найдем способ свести к минимуму ущерб от внутреннего сопротивления дополнительных муфт. Но сначала нужно найти хорошую причину для применения одиннадцати ступенчатой трансмиссии. Возможно, причиной станет необходимость в ультранизкой, прямо ползущей первой передаче».

Будущее многоскоростных трансмиссий

Большее количество передач – это только часть общей картины. Меняются и виды КПП. Кроме механики, автомата, существуют бесступенчатые КПП (CVT). Бесступенчатая трансмиссия может выбирать из практически неограниченного количества передаточных чисел, и, теоретически, делает традиционную трансмиссию устарелой. Однако на практике, расширенная CVT, чтобы справиться с силой мощных двигателей, сводит к минимуму их эффективность. По раскрытию потенциала мощных двигателей обычный автомат или автоматизированная механика намного лучше.

Сделаем вывод, предсказания о безвозвратном исчезновении «механики» преждевременны. Механические трансмиссии по-прежнему самые энергоэффективные, независимо от того, какое топливо было использовано в автомобиле: бензин, электричество, водород или биодизель. Конечно, неизбежно снижение количества автомобилей с МКПП, но в мире всегда найдется сегмент водителей, которые любят переключать скорости вручную.

Электрифицированные коробки, безусловно, станут более распространенными. На это указывают гибридные модели BMW ActivHybrid, Mercedes-Benz S400 Hybrid, Honda CRZ. На вопрос о том, будет ли восьмиступка Ford иметь электрический аналог, Реннекер ответил: «При проектировании любой новой трансмиссии, также рассматривается возможность создания гибридного варианта. В планы Ford входит электрификация восьми ступенчатой трансмиссии в ближайшие пару лет».

Реннекер: «Пока КПП с двойным сцеплением находились в стадии разработки, КПП с планетарным набором передач тоже не стояли на месте, развиваясь. В результате постоянного развития трансмиссий разного типа, мы не можем сказать ни об одном виде, что это «трансмиссия будущего». Так как требования к экономии топлива автомобилей становятся все жестче, трансмиссия будущего будет иметь больше настроек определяющих оптимальную передачу для каждой скорости».